KR20080010173A

KR20080010173A - 박막형 백라이트용 도광판 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR20080010173A
Application number: KR1020060070323A
Authority: KR
Inventors: 류대선; 이의진; 김동근
Original assignee: 삼우지앤티(주)
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-01-30

Abstract

본 발명은 반사면에 UV 코팅층을 형성하고, UV 코팅층의 형상 및 배열, 개수 등을 최적화된 형태로 한정하여 보다 얇아진 두께의 도광판을 통해 출사되는 빛의 휘도를 향상시키고, 도광판이 형성하는 면광원의 전체 면에서 균일한 빛 출사 분포를 갖도록 하며, 보다 저가의 형태로 구현될 수 있는 박막형 백라이트용 도광판 및 그 제작방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 적어도 어느 일측에 광원이 결합되어 광원에서 공급된 빛을 수광하여 면 발광되기 위해 일면은 빛의 출사면으로 형성되고, 타면은 빛의 반사면으로 형성된 도광판에 있어서, 박막형 필름으로 형성되며, 반사면에는 UV에 의해 경화된 UV 레진으로 된 반사층이 형성되고, 상기 반사층에는 광원에서 공급된 빛의 반사량이 광원과의 거리에 따라 변화되는 반사패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판과 이를 제작하기 위한 방법을 제공한다.

백라이트, 도광판

Description

박막형 백라이트용 도광판 및 그 제작방법{Light guide plate and method of pellicle type back-light}

도 1은 본 발명에 의한 도광판의 정면도.

도 2는 본 발명에 의한 도광판의 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 도광판의 배면도.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 의한 도광판의 제작공정도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 도광판이 적용된 제품의 예시도.

도 6은 본 발명에 의한 도광판의 실험결과 그래프.

도 7은 본 발명의 다른 실시예1 측면도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예2 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 박막형 필름 11: 출사면

12: 반사면 20: 광원

30, 50: 반사층 31, 51: 반사패턴

32: 돌기 52: 홈

본 발명은 박막형 백라이트용 도광판 및 그 제작방법에 관한 것이다. 상세하게는 반사면에 UV 코팅층을 형성하고, UV 코팅층의 형상 및 배열, 개수 등을 최적화된 형태로 한정하여 보다 얇아진 두께의 도광판을 통해 출사되는 빛의 휘도를 향상시키고, 도광판이 형성하는 면광원의 전체 면에서 균일한 빛 출사 분포를 갖도록 하며, 보다 저가의 형태로 구현될 수 있는 박막형 백라이트용 도광판 및 그 제작방법에 관한 것이다.

백라이트는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 휴대폰이나 각종 전자기기의 키-패드(KEY PAD)등에 적용되어 면광원을 형성하는 조명이다. 이와 같은 조명을 구현하기 위해 빛을 공급하고 확산하여 면광원을 형성하는 어셈블리 형태를 백라이트 유닛이라 한다.

상기 액정표시장치는 현재 국내외 디스플레이 시장에서 가장 점유율이 높은 장치로, 박형의 벽걸이 텔레비전, 노트북 컴퓨터의 모니터, 데스크탑 컴퓨터의 모니터, 항법장치, PDA, 휴대폰, 게임기에 이르기까지 다양한 장치에 적용되고 있는 실정이다. 이 때, 상기 액정표시장치의 경우, 액정은 외부의 전기, 전자 신호에 의해 특정한 형태로 배열되어 디스플레이되는 화상을 형성하지만, 자체적인 발광기능 이 없기 때문에 화상을 사용자의 육안으로 관찰하기 위해서는 후방에서 발광되는 면 발광수단인 백라이트 유닛이 요구된다.

또한, 상기 휴대폰의 키-패드 역시 각각의 기능버튼에 문자, 숫자 등이 표시되기는 하지만, 야간 또는 어두운 실내에서 키-패드의 각 기능버튼을 손쉽게 인지하기 위해서는 버튼의 후방에서 발광되는 백라이트 유닛이 요구된다.

상기와 같은 백라이트 유닛은 면 발광되기 위해 대체로 사각의 플레이트 형태로 형성된 도광판과, 도광판의 어느 일측 또는 여러측에서 빛을 공급하는 광원으로 구성된다. 여기서, 상기 도광판은 적어도 어느 일 측면에서 공급되는 빛을 수광하여 전체 면으로 확산시킨 후 면발광되기 위해 일면은 수광된 빛을 출사하는 출사면으로 형성되고, 출사면의 이면에는 수광된 빛 중 출사면과 상이한 방향으로 출사되는 빛을 반사시켜 출사면으로 진행시키는 반사면이 형성된다. 특히, 상기 반사면에는 보다 높은 반사효율을 얻기 위해 빛의 반사율이 우수한 별도의 반사시트가 부착된다.

이 때, 상기 도광판으로 빛을 공급하는 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Flourscent Lamp; CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lanm; EEFL)가 적용되며, 이보다 발전된 형태로 냉음극형광램프 및 외부전극형광램프에 비해 다양한 색체 및 저전력 및 전기적 응답특성이 우수한 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용된다.

상기된 백라이트 유닛의 보다 발전된 형태로 유기EL(Organic Electro Luminescence), 또는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)라 통칭되는 소자를 적용하는 형태가 제시되고 있다. 여기서, 상기 유기발광다이오드는 유기화합물을 사용해 제작되어 외부에서 공급되는 전원에 의해 자체 면발광되는 소자이며, 소자 형태의 자체로 디스플레이를 구현할 수 있게 된다.

특히, 상기와 같은 유기발광다이오드가 백라이트로 적용되기위한 형태는 베이스 기판 상에 다수개의 유기발광다이오드 소자가 배열설치된다. 이 때, 상기 도광판은 적용되지 않는 구성이다.

상기와 같이 백라이트를 구현하는 구성에서 도광판이 적용된 구성의 경우, 도광판은 광원의 빛을 전달받아 내부에 수용하고 반사하여 출사면으로 빛을 출사하기 위해 일정한 두께를 갖게 된다. 이와 같은 두께는 적어도 LED를 최소화하여 제작하는 0.4㎜를 초과하는 수치로 제작되어야 한다고 알려져 있다. 특히, 상기 도광판의 두께에 반사시트의 두께까지 가중될 경우 상당한 두께가 되어 박막형태의 백라이트 유닛을 구현하기 어려운 문제점이 있다.

상기 OLED가 적용된 백라이트의 경우, 도광판이 배제되어 상당히 얇은 박막형의 구성이 구현될 수는 있지만, 고가의 OLED가 상당한 수로 배열되기 때문에 제작단가가 매우 높아지는 문제점이 있다. 또한, 상기 OLED가 적용된 백라이트는 다수의 OLED를 전기적으로 연결하기 위한 패턴이 형성되는 베이스 기판을 제작하는 과정이 대단히 까다로와 제작성이 현저히 낮은 문제점도 발생된다.

본 발명은 상기 제반 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로서, 보다 향상된 휘도 및 발광되는 출사면의 전 구간에 걸쳐 보다 높은 빛 출사 균일도를 갖도록 하며 보다 얇은 두께로 구성되며, 보다 낮은 가격으로 제작될 수 있도록 한 박막형 백라이트용 도광판을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 향상된 휘도 및 높은 빛 출사 균일도를 갖는 박막형 백라이트용 도광판을 제작하기 위한 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 적어도 어느 일측에 광원이 결합되어 광원에서 공급된 빛을 수광하여 면 발광되기 위해 일면은 빛의 출사면으로 형성되고, 타면은 빛의 반사면으로 형성된 도광판에 있어서,

박막형 필름으로 형성되며, 반사면에는 UV에 의해 경화된 UV 레진으로 된 반사층이 형성되고, 상기 반사층에는 광원에서 공급된 빛의 반사량이 광원과의 거리에 따라 변화되는 반사패턴이 형성되어 구성된다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, UV 레진을 박막형 필름의 반사 면에 도핑하는 단계와; 상기 UV 레진을 박막형 필름 상에서 분산시키며 반사패턴을 형성하기 위해 반사패턴과 대응되는 패턴이 형성된 금형을 프레스(를 이용하여 UV 레진 측으로 가압하는 단계와; 상기 금형이 UV 레진을 가압하는 상태에서 UV 레진이 도핑된 이면 측에서 UV 램프를 이용하여 UV경화를 수행하는 단계를 포함하는 것를 특징으로 한다.

이하, 상기의 구성이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 도광판의 정면도, 도 2는 본 발명에 의한 도광판의 측면도, 도 3은 본 발명에 의한 도광판의 배면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 도광판이 적용된 백라이트 유닛은 도광판의 기능을 수행하기 위한 박막형 필름(10)과, 필름(10)의 일측에서 빛을 공급하는 광원(20)으로 구성된다.

상기 박막형 필름(10)은 일면이 광원(20)에서 공급된 빛을 출사하기 위한 출사면(11)이 되며, 그 이면은 광원(20)에서 공급되어 출사면(11)으로 진행되지 못하는 빛을 출사면(11) 측으로 반사시켜 진행시키는 반사면(12)으로 형성된다.

이와 같은 박막형 필름(10)은 반사면(12)에 빛의 반사효율을 향상시키기 위해 UV 레진에 의해 형성된 반사층(30)이 형성되어 도광판으로 구성된다. 상기 반사층(30)에는 측면에서 수광된 빛을 산란시켜 출사면(11)으로 반사되도록 하기 위한 점(Dot) 형태의 반사패턴(31)이 형성된다. 상기 점 형태의 반사패턴(31)은 점 형태의 산란패턴이 되기 위해 끝단이 첨단 형성된 UV 레진의 돌기(32)를 형성하여 구성된다.

상기 돌기(32)는 반사면(12)에서 돌출된 형태를 갖추고 있다. 특히, 상기 돌기(32)는 반사면(12) 전체에 균일하게 분포될 수 있지만, 바람직하게는 광원(20)에서 거리가 멀어질수록 점차 조밀한 분포, 또는 돌기(32) 자체의 크기를 점차 대형화하여 구성된다. 또한, 박막형 필름(10)의 양측에 광원(20)이 설치된 구성도 제안되고 있는데, 이러한 구성에서는 상기 돌기(32)가 박막형 필름(10)의 중심측으로 갈수록(광원에서 멀어질수록) 조밀한 분포, 대형화된 크기를 갖도록 구성할 수 있다.

이는, 반사패턴(31)이 되는 돌기의 분포가 조밀할 수록, 또는 대형화 될 수록 광원(20)에서 수광된 빛이 반사되는 량을 증가시켜 광원(20)에서 먼 거리의 출사면(11)과 광원(20)에 가까운 출사면(11)에서 출사되는 빛의 휘도를 향상시키고, 박막형 필름(10)의 출사면(11) 전체에 대한 빛 출사 균일도를 우수한 상태로 유지할 수 있게 된다. 이와 같은 분포의 차이는 여러구간으로 구분할 수 있으며, 도면에서는 편의상 5구간으로 등분한 상태를 예시한다.

상기된 박막형 필름(10)은 반사효율이 높은 UV 레진으로 형성된 반사층(30)에 의해 도광판과 반사시트가 결합된 구성에 비해 더 얇게 형성될 수 있게 된다. 이와 같은 박막형 필름(10)의 반사효율은 후술될 실험예를 통해 입증한다.

특히, 상기 박막형 필름(10)은 빛의 투과율이 높아 도광판의 재료로 적용되 는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 투명성 폴리올레핀계 수지, 투명성 아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer; ABS) 등의 스틸렌계 수지 등으로 제작된다.

상기 광원(20)은 전술된 것과 같이 CCFL, EEFL이 적용될 수 있지만, 저전력, 긴 사용수명, 짧은 응답특성 등을 감안할 때 LED(21)를 기본적으로 적용하게 된다. 특히, 상기 광원(20)은 LED(21)에서 출사된 빛이 박막형 필름(10)으로 출사될 때 빛이 외부로 유출되지 않도록 한 커버(22)를 LED(21) 외면에 갖추게 되며, LED(21)에서 출사된 빛을 확산하기 위해 확산렌즈(23)가 LED(21)와 박막형 필름(10)의 사이에 결합되어 구성된다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 의한 도광판의 제작공정도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 도광판을 제작하기 위해서는 도 4a에서와 같이 이미 제작된 박막형 필름(10)을 준비하고, 도 4b에서와 같이 박막형 필름(10)의 반사면(12)에 UV 레진(R)을 일정한 두께로 도핑한다.

이 후, 상기 UV 레진(R)을 도 4c에서와 같이 가압하게 되는데, 이 때, 상기 UV 레진(R)은 반사층(30)으로 형성되며, 반사층(30)에 반사패턴(31)이 구현되도록 하기 위해 반사패턴(31)과 대응하는 패턴이 형성된 금형(K)에 의해 가압된다.

이 때, 상기 박막형 필름(10)의 두께는 이미 제작된 0.4㎜ 이하의 것으로 적 용하며, UV 레진(R)은 전체 100중량%에서 올리고머 60중량% ~ 70중량%와, 모노머 23중량% ~ 35중량%으로 구성되어있고, 그리고 UV 경화를 촉진하기 위한 광개시재 5중량% ~ 7중량%를 혼합하여 제작한다.

여기서, 상기 레진원료가 93중량% 미만일 경우, 목적하는 빛의 반사효율을 얻기 어려우며, 95중량%를 초과할 경우 UV 경화시간이 지연되거나 일부구간에서 목적하는 경도로 경화되지 않게 된다. 또한, 광개시재가 5중량% 미만일 경우에도 UV 경화시간이 지연되거나 일부구간에서 목적하는 경도로 레진원료가 경화되지 않게 되며, 7중량%를 초과할 경우 너무 높은 경도로 경화되어 사소한 외력에 부스러져 그 취성이 낮아지게 된다.

상기 UV 레진(R)을 가압하기 위한 수단은 도 4d에서와 같은 프레스(, 도면에서는 프레스 역활을 수행하는 중량체를 대표적으로 예시한다)에 의해 수행된다. 특히, 상기 UV 레진(R)은 금형(K)에 의해 가압될 때 반사패턴(31)이 동시형성되기 위해 금형(K)에는 반사패턴(31)과 대응되는 패턴이 형성됨은 당연하다.

이와 동시에, 상기 UV 레진(R)은 박막형 필름(10)의 출사면(11) 측에 구비된 UV 램프(L)에 의해 경화된다.

이 때, 상기 프레스(P)에 의한 가압력은 2.5kgf 내지 3.5kgf로 설정하여 약 8 ~ 12 초간 작업을 수행하게 된다.

여기서, 상기 프레스(P)의 가압력이 2.5kgf 미만일 경우 목적하는 형태의 반사패턴(31)이 형성되기 어려우며, 3.5kgf를 초과할 경우 반사층(30)의 두께가 과도하게 얇아지며 반사패턴(31)이 올바른 형상을 갖추지 못하게 된다. 또한, 상기 가 압시간이 8초 미만일 경우 UV 레진(R)이 완전 경화되지 못하게 되며, 10초를 초과할 경우 UV 레진(R)이 과도하게 경화되어 전술된 것과 같이 취성이 약해지게 된다.

이 후, 도 4e와 같이 프레스(P), 금형(K), UV 램프(L)를 제거하면 박막형 필름(10)에 반사패턴(31)을 갖는 반사층(30)이 형성된다. 이러한 상태에서 반사패턴(31)이 형성된 구간, 즉 이미 설정된 실제 백라이트 유닛의 크기에 맞추어 절단을 수행하면 도 4f 및 도 4g와 같은 도광판이 완성된다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 도광판이 적용된 제품의 예시도이다.

상기 도면은 도광판이 휴대폰의 키-패드(40)로 적용된 상태의 정면도, 배면도, 측면도를 각각 나타낸다. 이와 같은 키-패드(40)는 그 일측(도 5c에서 상측)에 광원(20)을 결합하여 전체가 도광판으로 제작된 상태이기 때문에 전체적으로 발광하며, 각각의 키-버튼(42)에 특정의 색체로 형성된 크리스탈 결정(43)을 이면에 결합하여 키-버튼(42)이 각각 목적하는 색체로 발광할 수 있도록 구성된 것이다.

상기와 같은 키-패드(40)는 박막형 필름(10)을 프레스 또는 사출 등에 의해 그 형태를 유지하게 되며, 사용자가 관찰되어지는 출사면(11)의 이면에 형성된 반사면(12)에 전술된 반사패턴(31)이 형성된 반사층(,도면의 배율상 미도시)이 형성된 구성이다.

이와 같은 키-패드(40)는 기존에 주로 OLED에 의해 각 버튼마다 빛이 발광되도록 하였는데, 이를 본 발명에 의한 도광판 구성으로 적용한 후 후술될 실험예와 같은 실험을 실시한 결과 전체면에 대해 10배 이상의 휘도향상율을 나타내었다.

<실험예>

상기 방법에 의해 제작된 도광판을 이용하여 1.8인치 크기의 백라이트 유닛을 조립한 후, 이를 도광판의 각 위치별로 구분하여 휘도를 측정하여 표 1 및 도 6에서와 같은 결과를 얻었다.

이와 같은 표 1 및 도 6의 결과는 기존의 도광판을 적용한 구성과 대비하여 비슷 또는 다소 향상된 수치를 나타낸다. 결국, 본 발명에 의한 도광판은 기존의 도광판에 비해 대폭 감소된 두께의 박막형 필름(10)에 의해 목적하는 휘도효율을 얻게 된 것임을 알 수 있었다.

상기와 같은 본 발명에 의한 도광판이 적용된 백라이트 유닛에는 박막형 필름(10)의 출사면(11)에 프리즘 시트, 확산시트 등의 기능성 시트를 결합하여 구성할 수 있다. 이 때, 상기 프리즘 시트는 출사면을 통해 방출되는 빛을 집광하는 기능을 수행하며, 확산시트는 빛을 산란시키고 확산시키는 기능을 수행하여 보다 향상된 휘도효율을 얻을 수 있도록 구성된다.

또한, 일반적인 사항으로 도시하지는 않았지만 상기 박막형 필름(10)은 백라이트 유닛으로 구성될 때 그 외곽이 프레임 등의 수단에 의해 광원(20) 및 제품과 결합이 가능한 구성을 갖추게 된다.

<다른 실시예1>

도 7은 본 발명의 다른 실시예1 측면도이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예1은 반사패턴(51)을 반사층(50)의 내부로 함몰된 홈(52)의 형태를 다수 배열하여 형성한 구성을 제시한다. 이 때, 상기 홈(52)은 그 내측의 함몰된 끝단이 첨단형성되도록 하여 점 형태의 패턴으로 형성하게 된다. 또한, 상기 홈(52)의 배열상태는 원 실시예의 돌기(32)와 같이 광원(20)에서 멀어질 수록 조밀한 분포를 갖도록 하여 광원(20)과의 거리에 의해 출사되는 빛의 휘도가 낮아지는 현상을 방지하며 빛 출사 균일도를 유지하게 된다.

이를 위해, 전술된 제작방법에서 반사층(50)을 형성하기 위한 금형(K)의 패턴도 홈(52)으로 형성된 반사패턴(51)에 대응되도록 제작함은 당연하다.

<다른 실시예2>

도 8은 본 발명의 다른 실시예2 측면도이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예2는 박막형 필름(10)의 반사면(12)이 경사면(60)으로 형성된 상태를 제시한다. 상기 경사면(60)은 박막형 필름(10)의 광원(20)측 단부가 넓고 그 반대측 단부가 좁아지도록 형성하여 광원(20)에서 출사된 빛이 반사 후 출사면(11)을 통해 방출되는 거리가 짧아지도록 하여 휘도향상 및 빛 출사 균일도를 우수한 상태로 유지할 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 반사면(12)에는 원 실시예 및 다른 실시예1의 반사패턴(31)을 적용하여 보다 높은 휘도 향상 및 정밀한 빛 출사 균일도를 유지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은, 보다 얇은 두께로 구성됨과 동시에 보다 향상된 휘도 및 발광되는 출사면의 전 구간에 걸쳐 보다 높은 빛 출사 균일도가 유지되어 이를 이용한 각종 제품의 소형화 및 품질향상에 기여하는 효과를 얻게 된다.

본 발명은 OLED에 의해 구현된 백라이트 유닛에 비해 대단히 낮은 단가로 제작될 수 있는 도광판을 적용한 백라이트 유닛이 구현되어 제품의 가격 경쟁에 우위를 선점할 수 있는 효과가 있다.

Claims

적어도 어느 일측에 광원(20)이 결합되어 광원에서 공급된 빛을 수광하여 면 발광되기 위해 일면은 빛의 출사면(11)으로 형성되고, 타면은 빛의 반사면(12)으로 형성된 도광판에 있어서,

박막형 필름(10)으로 형성되며, 반사면(12)에는 UV에 의해 경화된 UV 레진으로 된 반사층(30)이 형성되고, 상기 반사층(30)에는 광원(20)에서 공급된 빛의 반사량이 광원(20)과의 거리에 따라 변화되는 반사패턴(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 반사패턴(31)은

광원(20)에서 거리가 멀어질 수록 패턴의 밀도가 조밀한 분포를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항에 있어서,

박막형 필름(10)은 0.4㎜ 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 반사패턴(31)은

반사면(12)에서 돌출형태의 돌기(32)인 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 반사패턴(51)은

반사면(12) 측으로 함몰된 홈(52)인 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 박막형 필름(10)은

PMMA, PC, 투명성 폴리올레핀계 수지, 투명성 폴리스틸렌계 수지 중 어느 하나를 선택하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

광원(20)이 결합된 측단에서 그 반대측단으로 갈수록 좁아지는 경사면(60)을 갖는 박막형 백라이트용 도광판.
UV 레진(R)을 박막형 필름(10)의 반사면(12)에 도핑하는 단계와;

상기 UV 레진(R)을 박막형 필름(10) 상에서 분산시키며 반사패턴(31)을 형성하기 위해 반사패턴(31)과 대응되는 패턴이 형성된 금형(K)을 프레스(P)를 이용하여 UV 레진(R) 측으로 가압하는 단계와;

상기 금형(K)이 UV 레진(R)을 가압하는 상태에서 UV 레진(R)이 도핑된 이면 측에서 UV 램프(L)를 이용하여 UV경화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 백라이트용 도광판의 제작방법.